具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，包括：抱夾，該抱夾內(nèi)部中空且兩端開口，抱夾上開設(shè)有若干進(jìn)口及若干出口；機(jī)體，該機(jī)體固定地插裝在抱夾內(nèi)，該機(jī)體內(nèi)固定地安裝有軸承與電機(jī)；及軸芯，該軸芯同時穿接在軸承與電機(jī)內(nèi)，該軸芯下端安裝有夾頭與刀具；本發(fā)明涉及具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸內(nèi)設(shè)有環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道；各進(jìn)口及出口分別與環(huán)形冷卻道和/或螺旋形冷卻道相通。本發(fā)明的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸冷卻時所需的冷卻液能直接引用機(jī)臺自身的加工切削冷卻液，本發(fā)明通用性強(qiáng)，還可以省略單獨安裝工業(yè)冷卻設(shè)備，從而降低其生產(chǎn)成本，且本發(fā)明還具有便于清理冷卻道、冷卻效果好、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點。
【專利說明】具有冷卻結(jié)構(gòu)的局速電主軸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加工設(shè)備的冷卻技術(shù)，具體涉及一種具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸。

【背景技術(shù)】
[0002]電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，它與直線電機(jī)技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起，將會把高速加工推向一個新時代。電主軸在工作過程中會產(chǎn)生熱量，當(dāng)熱量無法得到有效地冷卻時，就會降低軸機(jī)體的壽命和安裝精度，影響軸機(jī)體的工作性能。
[0003]為了盡快給高速運(yùn)行的電主軸散熱，現(xiàn)有技術(shù)中的電主軸通常包括機(jī)體、軸芯、電機(jī)、定子鐵芯、磨桿及軸承等。通常是在機(jī)體的側(cè)壁上開設(shè)冷卻通道，當(dāng)需要清理該冷卻道時，通常需要將、軸芯、電機(jī)、定子鐵芯、磨桿及軸承等等分別單獨地從機(jī)體上拆除后對機(jī)體上的冷卻道進(jìn)行清理，因此現(xiàn)有電主軸不方便清理冷卻道。并且冷卻時，通常還需要單獨安裝工業(yè)冷卻設(shè)備為電主軸提供冷卻液，從而增加電主軸的使用成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理、便于清洗冷卻道的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，該冷卻結(jié)構(gòu)還可有效的降低電主軸的使用成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，包括:
[0007]抱夾，該抱夾內(nèi)部中空且兩端開口，所述抱夾上開設(shè)有若干進(jìn)口及若干出口 ；
[0008]機(jī)體，該機(jī)體固定地插裝在抱夾內(nèi)，該機(jī)體內(nèi)固定地安裝有軸承與電機(jī)；及
[0009]軸芯，該軸芯同時穿接在軸承與電機(jī)內(nèi)，該軸芯下端安裝有夾頭與刀具，所述夾頭的兩端分別與軸芯、刀具可拆卸連接；
[0010]所述機(jī)體的外表面上設(shè)置有至少一個環(huán)形凹槽及至少一個螺旋形凹槽；各環(huán)形凹槽分別與螺旋形凹槽相通；所述機(jī)體的外表面與抱夾的內(nèi)表面貼合，并在所述環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽的位置處分別形成有相應(yīng)的環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道；各進(jìn)口及出口分別與環(huán)形冷卻道和/或螺旋形冷卻道相通。
[0011]優(yōu)選地，所述環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽的面積之和大于或等于機(jī)體的外表面總面積的70%，并小于機(jī)體的外表面總面積的100%。
[0012]優(yōu)選地，所述環(huán)形凹槽的數(shù)量為兩個；該兩個環(huán)形凹槽間隔設(shè)置；各螺旋形凹槽分別位于兩個環(huán)形凹槽之間，且各螺旋形凹槽的兩端部分別與兩個環(huán)形凹槽相連通。
[0013]優(yōu)選地，兩個所述環(huán)形凹槽中的一個環(huán)形凹槽與進(jìn)口相通，另一個環(huán)形凹槽與出口相通。
[0014]優(yōu)選地，所述進(jìn)口及出口的數(shù)量分別至少為兩個。
[0015]優(yōu)選地，所述抱夾及機(jī)體之間間隔地設(shè)置有兩組密封圈組；所述環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道均位于兩組密封圈組之間。
[0016]優(yōu)選地，所述機(jī)體的下端沿著機(jī)體的外周壁向外凸設(shè)有一環(huán)形壁；該環(huán)形壁的上表面與抱夾的下表面貼合，并在環(huán)形壁的上表面與抱夾的下表面之間設(shè)置有所述密封圈組。
[0017]優(yōu)選地，所述軸芯和夾頭之間形成有縫隙；所述機(jī)體上開設(shè)有一氣道；該氣道的進(jìn)氣口處安裝有一氣封進(jìn)氣接頭，氣道的出氣口與軸芯和夾頭之間的縫隙相通。
[0018]優(yōu)選地，所述軸承包括第一軸承及第二軸承，該第一軸承及第二軸承分別套接在所述軸芯上；所述電機(jī)位于第一軸承及第二軸承之間。
[0019]優(yōu)選地，所述第一軸承及第二軸承均為陶瓷球軸承；所述軸芯為銅轉(zhuǎn)子軸芯；所述電機(jī)為交流異步感應(yīng)電機(jī)。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸通過將機(jī)體套裝在抱夾內(nèi)，并在機(jī)體的外表面上開設(shè)有環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽，使得環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道位于機(jī)體的外表面上。通過環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道配合后，冷卻時所需的冷卻液直接引用機(jī)臺自身的加工切削冷卻液即可，因此可以省略單獨安裝工業(yè)冷卻設(shè)備，從而提高本發(fā)明的通用性，降低本發(fā)明的生產(chǎn)生成本。且在清理環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道時，僅需將機(jī)體從抱夾內(nèi)拆卸出來即可對環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道進(jìn)行清理，所以清理環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道時非常方便。
[0022]另外，所述環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道設(shè)置在機(jī)體的外表面上，所以易于加工機(jī)體上的環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道；
[0023]所述環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道寬度相對較大，冷卻液可冷卻到機(jī)體外表面70 %以上，使得環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道內(nèi)的冷卻液流量較大，能進(jìn)一步提高本發(fā)明的冷卻效率；并且冷卻時冷卻液直接引用機(jī)臺自身的加工切削冷卻液，也能保證冷卻效果良好；
[0024]在環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道兩端部分別設(shè)置有密封作用的密封圈，確保冷卻液在環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道的密封性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明中具體實施例的一種具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1的F方向視圖；
[0027]圖3為圖2的A-A旋轉(zhuǎn)剖視圖，省略接頭，環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道示意圖。
[0028]圖中:1、抱夾；10、進(jìn)口 ；11、出口 ；2、機(jī)體；21、環(huán)形冷卻道；22、螺旋形冷卻道；
23、環(huán)形卡槽；24、環(huán)形壁；25、氣封進(jìn)氣接頭；3、軸承；31、第一軸承；32、第二軸承；4、電機(jī)；5、軸芯；6、夾頭；7、刀具；8、接頭；9、密封圈。

【具體實施方式】
[0029]下面，結(jié)合附圖以及【具體實施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
[0030]參照圖1至圖3，本實施例所述的一種具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，包括抱夾1、固定地插裝在抱夾I內(nèi)的機(jī)體2、固定在機(jī)體2內(nèi)的軸承3與電機(jī)4、同時穿接在軸承3與電機(jī)4內(nèi)的軸芯5、可拆卸地安裝在軸芯5下端的夾頭6與刀具7。所述機(jī)體2的外表面上設(shè)置有至少一個環(huán)形凹槽(圖未標(biāo))及至少一個螺旋形凹槽(圖未標(biāo))。各環(huán)形凹槽分別與螺旋形凹槽相通。所述機(jī)體2的外表面與抱夾I的內(nèi)表面貼合，并在所述環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽處分別形成有相應(yīng)的環(huán)形冷卻道21及螺旋形冷卻道22。各環(huán)形冷卻道21與環(huán)形凹槽一一對應(yīng)。各螺旋形冷卻道22分別與螺旋形凹槽一一對應(yīng)。
[0031]所述抱夾I上開設(shè)有若干進(jìn)口 10及若干出口 11。各進(jìn)口 10及出口 11分別與環(huán)形冷卻道21和/或螺旋形冷卻道22相通。所述抱夾I內(nèi)部中空且兩端開口，所述機(jī)體2套接在抱夾I內(nèi)之后，機(jī)體的上端可通過一法蘭(圖未示)與抱夾I固定連接。所述夾頭6的兩端分別與軸芯5、刀具7可拆卸連接；使得所述刀具7通過夾頭6與軸芯5可拆卸連接。所述軸芯5和夾頭6之間形成有縫隙需要說明的是，本實施例中所述的下方可為圖1中的F方向。
[0032]由于所述環(huán)形冷卻道21和螺旋形冷卻道22位于機(jī)體2的外表面上，因此在清理環(huán)形冷卻道21和螺旋形冷卻道22時，僅需將機(jī)體2的上端與抱夾I拆開，然后從抱夾I內(nèi)抽出機(jī)體2即可對環(huán)形冷卻道21和螺旋形冷卻道22進(jìn)行清理，而無需再拆除單獨地拆除軸承3、電機(jī)4、軸芯5、夾頭6與刀具7等零件，從而使得清理冷卻道時非常方便，且加工該環(huán)形冷卻道21和螺旋形冷卻道22的難度較低。在進(jìn)行冷卻時，冷卻液由進(jìn)口 10進(jìn)入環(huán)形冷卻道21和螺旋形冷卻道22內(nèi)，并有出口 11導(dǎo)槽，從而可以實現(xiàn)通過冷卻液將機(jī)2內(nèi)的電機(jī)4、軸承3、軸芯5等零件會產(chǎn)生的熱量帶走，從而達(dá)到冷卻電主軸的目的。
[0033]所述抱夾I既可作為安裝件用于對機(jī)體2及安裝在機(jī)體2內(nèi)的各零件進(jìn)行安裝定位，也可作為殼體用于保護(hù)機(jī)體2及機(jī)體2內(nèi)各零件。因此所述抱夾I 一體多用，結(jié)構(gòu)簡單，實用性較好。該抱夾I材質(zhì)可以是不銹鋼、鑄鐵或鋁合金等。
[0034]優(yōu)選地，本例中所述軸承3包括第一軸承31及第二軸承32，該第一軸承31及第二軸承32分別套接在所述軸芯5上。所述電機(jī)4套接在軸芯5上；并所述電機(jī)位于第一軸承31及第二軸承32之間。所述第一軸承31及第二軸承32均可為高精密陶瓷球軸承。所述軸芯5可為銅轉(zhuǎn)子軸芯。各進(jìn)口 10及出口 11處可分別設(shè)置一接頭8。
[0035]本例中所述電機(jī)4可為交流異步感應(yīng)電機(jī)。本發(fā)明的電主軸工作時，采用交流異步感應(yīng)電機(jī)可以驅(qū)動軸芯5作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使得安裝在軸芯5端部刀具7進(jìn)行高效率、高精度的銑削加工，并可根據(jù)實際加工需求，通過調(diào)節(jié)輸入三相交流變頻電壓的大小來控制軸芯5的轉(zhuǎn)速高低,最高轉(zhuǎn)速可達(dá)六萬轉(zhuǎn)每分鐘。
[0036]作為較佳實施例，所述環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽的面積之和大于或等于機(jī)體2的外表面總面積的70%并小于機(jī)體2的外表面總面積的100%?？梢岳斫?，機(jī)體2外表面70%以上的位置均能被冷卻劑覆蓋，從而可以有效的提高冷卻效果。例如，如圖3所示，機(jī)體2外表面的高度為d，該機(jī)體2外表面上的環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽的寬度分別為dl。所有dl之和大于或等于70% *d并小于100% d。由于環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽占機(jī)體2的外表面積較大，從而使得環(huán)形冷卻道21和螺旋形冷卻道22內(nèi)的冷卻液流量較大。所以本發(fā)明的環(huán)形冷卻道21和螺旋形冷卻道22所需的冷卻液可直接引用機(jī)臺自身的加工切削冷卻液，就能達(dá)到較好的冷卻效果，因此可以無須單獨安裝工業(yè)冷卻設(shè)備，大大節(jié)約生產(chǎn)成本?？梢岳斫?，所述冷卻液也可以是獨立的工業(yè)設(shè)備壓縮機(jī)提供的油或水。
[0037]作為優(yōu)選的實施例，所述環(huán)形凹槽的數(shù)量為兩個。即:同理環(huán)形冷卻道的數(shù)量為兩個。該兩個環(huán)形凹槽間隔設(shè)置。各螺旋形凹槽分別位于兩個環(huán)形凹槽之間，且各螺旋形凹槽的兩端部分別與兩個環(huán)形凹槽相連通。其中一個環(huán)形凹槽與進(jìn)口相通，另一個環(huán)形凹槽與出口相通。所述環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽分別可以360°環(huán)繞在機(jī)體的側(cè)壁上。因此冷卻液可從進(jìn)口 10進(jìn)入到其中一個環(huán)形冷卻道21內(nèi)，并由環(huán)形冷卻道21進(jìn)入到螺旋形冷卻道22內(nèi)，根據(jù)重力的原理及冷卻液的水壓差使得冷卻液可在螺旋形冷卻道22內(nèi)流動并進(jìn)入至另一環(huán)形冷卻道21內(nèi)，再由出口 11排出，從而實現(xiàn)360°對機(jī)體2上的熱量帶走，提高散熱效果。優(yōu)選地，本例中各螺旋形凹槽螺旋圈數(shù)為至少一至十個，例如圖3所示，所述螺旋形凹槽為一個，螺旋圈數(shù)為三個。
[0038]作為優(yōu)選的實施例，由于環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽占機(jī)體的外表面積較大，所以為了保證環(huán)形冷卻道21與螺旋形冷卻道22內(nèi)冷卻液的流量足夠大。所述進(jìn)口 10及出口 11的數(shù)量分別可至少為兩個。因此通過多個進(jìn)口 10與出口 11可以有效的提高冷卻液的流量，還可以減少冷卻液內(nèi)的雜質(zhì)沉淀，從而可以降低環(huán)形冷卻道21及螺旋形冷卻道22堵塞的可能性。
[0039]作為優(yōu)選的實施例，為了提高所述環(huán)形冷卻道21及螺旋形冷卻道22的密封性，在所述抱夾I及機(jī)體2之間間隔地設(shè)置有兩組密封圈組；環(huán)形冷卻道21及螺旋形冷卻道22均位于兩組密封圈組之間?？梢岳斫?，每組密封圈組內(nèi)密封圈9的數(shù)量至少為一個。為了提高密封圈9的穩(wěn)定性；所述抱夾I的內(nèi)壁或者機(jī)體2的外壁上開設(shè)有用于安裝所述密封圈9的環(huán)形卡槽23。
[0040]作為優(yōu)選的實施例，所述機(jī)體2的下端沿著機(jī)體的外周壁向外凸設(shè)有一環(huán)形壁
24。該環(huán)形壁24的上表面與抱夾I的下表面貼合，并在環(huán)形壁24的上表面與抱夾I的下表面之間設(shè)置有所述密封圈9。如此結(jié)構(gòu)可與進(jìn)步地提高環(huán)形冷卻道21及螺旋形冷卻道22的密封性。例如，可在該環(huán)形壁24的上表面上開設(shè)有所述環(huán)形卡槽23。因此可將一組密封圈9固定在環(huán)形壁24上。
[0041]作為優(yōu)選的實施例，防止切削液、油污等雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)損壞軸承等部件，可在機(jī)體2上開設(shè)有一氣道(圖未示)。該氣道的進(jìn)氣口處安裝有一氣封進(jìn)氣接頭25，氣道的出氣口與軸芯5和夾頭6之間的縫隙相通。本發(fā)明的電主軸在工作時，吹塵氣壓通過氣封進(jìn)氣接頭25進(jìn)入，并通過抱夾1、機(jī)體2進(jìn)入所述軸芯5和夾頭6之間的縫隙內(nèi)，使得軸芯5和夾頭6之間的縫隙通有吹塵氣壓，通過吹塵氣壓可以帶走第二軸承32在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中摩擦產(chǎn)生的熱量，同時可以防止切削液、油污等雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)損壞軸承等部件，具有冷卻和保護(hù)第二軸承32的作用。
[0042]對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，包括: 抱夾，該抱夾內(nèi)部中空且兩端開口，所述抱夾上開設(shè)有若干進(jìn)口及若干出口 ； 機(jī)體，該機(jī)體固定地插裝在抱夾內(nèi)，該機(jī)體內(nèi)固定地安裝有軸承與電機(jī)；及 軸芯，該軸芯同時穿接在軸承與電機(jī)內(nèi)，該軸芯下端安裝有夾頭與刀具，所述夾頭的兩端分別與軸芯、刀具可拆卸連接； 所述機(jī)體的外表面上設(shè)置有至少一個環(huán)形凹槽及至少一個螺旋形凹槽；各環(huán)形凹槽分別與螺旋形凹槽相通；所述機(jī)體的外表面與抱夾的內(nèi)表面貼合，并在所述環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽的位置處分別形成有相應(yīng)的環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道；各進(jìn)口及出口分別與環(huán)形冷卻道和/或螺旋形冷卻道相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述環(huán)形凹槽及螺旋形凹槽的面積之和大于或等于機(jī)體的外表面總面積的70%，并小于機(jī)體的外表面總面積的100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述環(huán)形凹槽的數(shù)量為兩個；該兩個環(huán)形凹槽間隔設(shè)置；各螺旋形凹槽分別位于兩個環(huán)形凹槽之間，且各螺旋形凹槽的兩端部分別與兩個環(huán)形凹槽相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，兩個所述環(huán)形凹槽中的一個環(huán)形凹槽與進(jìn)口相通，另一個環(huán)形凹槽與出口相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述進(jìn)口及出口的數(shù)量分別至少為兩個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述抱夾及機(jī)體之間間隔地設(shè)置有兩組密封圈組；所述環(huán)形冷卻道及螺旋形冷卻道均位于兩組密封圈組之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述機(jī)體的下端沿著機(jī)體的外周壁向外凸設(shè)有一環(huán)形壁；該環(huán)形壁的上表面與抱夾的下表面貼合，并在環(huán)形壁的上表面與抱夾的下表面之間設(shè)置有所述密封圈組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述軸芯和夾頭之間形成有縫隙；所述機(jī)體上開設(shè)有一氣道；該氣道的進(jìn)氣口處安裝有一氣封進(jìn)氣接頭，氣道的出氣口與軸芯和夾頭之間的縫隙相通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述軸承包括第一軸承及第二軸承，該第一軸承及第二軸承分別套接在所述軸芯上；所述電機(jī)位于第一軸承及第二軸承之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的具有冷卻結(jié)構(gòu)的高速電主軸，其特征在于，所述第一軸承及第二軸承均為陶瓷球軸承；所述軸芯為銅轉(zhuǎn)子軸芯；所述電機(jī)為交流異步感應(yīng)電機(jī)。
【文檔編號】B23B19/02GK104128626SQ201410351713
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】湯秀清, 朱勝利, 賴燕根 申請人:廣州市昊志機(jī)電股份有限公司